[發明專利]拋物反射面饋電多波束CTS平板天線

在審

• 申請號: 201710332952.7
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107196045A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 齊世山;印倩;吳文;劉亮亮;王軼豪
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q13/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 吳茂杰

技術領域

本發明屬于高增益天線技術領域，特別是一種結構簡單、波束控制穩定性好、輻射效率高的拋物反射面饋電多波束CTS平板天線。

背景技術

天線作為傳輸中導行波與自由空間中電磁波的換能器件，擔負著電磁信號的發射與接收，其性能的好壞和多樣性直接影響到通信的質量。伴隨著生活質量的改善，對天線性能參數要求越來越苛刻，要求其同時具備寬頻帶、高效率的特性。

平板波導CTS(Continuous transverse stub,連續橫向枝節)天線技術，是由美國Hughes公司于20世紀90年代率先提出的，并研究發明了大量平面結構的CTS天線，形成了一系列成熟的天線產品。平板波導CTS陣列天線是在平板波導上連續開貫通的橫向縫隙實現輻射，并通過在橫向縫隙上增加金屬枝節來減小反射，同時采用準TEM模進行饋電，具有很高的饋電效率和口徑效率，是高增益天線的一個極為重要的方向。

隨著雷達、電子戰、無線通訊系統和監測系統的日益發展，多點通信成為發展的一個方向，多波束天線是實現這一應用的最佳選擇；移動和衛星導航的快速發展使得傾斜波束天線成為無線通信系統中必不可少的部分。

申請號為201510902291.8的中國專利申請中公開了一種拋物反射面饋電的寬帶高增益可掃描平板天線，包括階梯式可變傾角連續切向枝節槽(VICTS)、串聯饋電結構和拋物反射面饋電網絡，該裝置上層包含VICTS輻射單元和由上下兩層圓盤狀金屬板構成的串聯饋電結構；下層包含兩層矩形金屬板、一個喇叭形殼體和一個拋物面形金屬板，喇叭形殼體位于拋物面形金屬板的焦點處而與上下兩層矩形金屬板一端相連，上下兩層矩形金屬板的另一端與拋物面形金屬板相連成半封閉結構；中層包括兩片拋物面形狀的金屬片，連接上層結構中的下層圓弧形金屬板和下層結構中的上層矩形金屬板，通過串聯饋電網絡的上下圓盤狀金屬板之間的相對旋轉實現波束掃描，通過上下兩層機械轉動角度控制天線H面的掃描角度。

雖然該裝置具有寬頻帶、H面波束掃描等優點，但是該天線存在以下問題：1、該天線屬于機械掃描，波束控制穩定性差，需要投入成本較高；2、雖然該天線的頻帶較寬，但由于天線頻帶寬度和效率的矛盾，其輻射效率較低，導致天線性能變差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種拋物反射面饋電多波束CTS平板天線，波束控制穩定性好、輻射效率高。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種拋物反射面饋電多波束CTS平板天線，包括平板波導CTS陣列1、2個拋物反射面饋電盒21、22和6個波導喇叭31-36；

所述2個拋物反射面饋電盒21、22分別置于平板波導CTS陣列1的兩端；

所述第一波導喇叭31置于第一拋物反射面饋電盒21的焦點處，其最大輻射方向指向第一拋物反射面饋電盒21的反射面中心，第四波導喇叭34置于第二拋物反射面饋電盒22的焦點處，其最大輻射方向指向第二拋物反射面饋電盒22的反射面中心；

所述第二、三波導喇叭32、33均置于過第一拋物反射面饋電盒21焦點的直線上，分別位于第一波導喇叭31的兩側；

所述第五、六波導喇叭35、36均置于過第二拋物反射面饋電盒22焦點的直線上，分別位于第四波導喇叭34的兩側。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：

1、波束控制穩定性好：通過在拋物盒饋源天線的焦點處放置幾個波導喇叭，分別激勵波導喇叭，實現H面電掃描功能，通過控制波導喇叭的間距控制掃描角度。在實現H面電掃描功能的同時，E面具有雙對稱傾斜波束的特點，利用優化算法得到對稱陣列結構參數，在陣列兩側分別加相同的拋物盒饋源，產生兩個相同的對稱波束；通過控制陣列單元間距，改變E面波束傾斜角度。

2、第一旁瓣即為副瓣作為約束函數，優化出高輻射效率的天線口徑衰減分布，結合hfss仿真得到的CTS單元寬度與衰減之間的曲線圖，確定陣列各單元尺寸。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明拋物反射面饋電多波束CTS平板天線的三維結構示意圖。

圖2是圖1中平板波導CTS陣列的剖視圖。

圖3是圖1中平板波導CTS陣列各單元結構尺寸示意圖。

圖4是圖1中金屬光柵結構的結構尺寸示意圖。

圖5是圖1中拋物盒天線三維結構示意圖。

圖6是圖1中拋物盒天線的結構尺寸示意圖。

圖7是實施例中左側三個波導喇叭單獨饋電的E面方向圖。

圖8是實施例中左側三個波導喇叭單獨饋電的H面方向圖。